Mechanika bryły sztywnej

Wstęp do działu

Cały ten dział należy do zakresu rozszerzonego (blok III podstawy). Dotąd traktowaliśmy ciała jak punkty materialne — wygodny model, gdy kształt i obroty nie były istotne (§1.7). Ale koło, bąk, drzwi na zawiasach, łyżwiarka w piruecie — tu kształt i obrót są całą istotą zjawiska. Czas porzucić punkt materialny i opisać bryłę sztywną.

Zobaczysz, że ruch obrotowy jest zaskakująco podobny do ruchu postępowego z Działu 2 — tylko że każde pojęcie ma swój „obrotowy odpowiednik": zamiast siły → moment siły, zamiast masy → moment bezwładności, zamiast pędu → moment pędu. Gdy zobaczysz tę analogię, połowa działu zrobi się znajoma.

Mapa pojęć działu

            MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ (ruch obrotowy)
                          |
   ┌──────────────┬───────┴────────┬──────────────────┐
 środek masy   moment siły      moment           moment pędu
 bryła         M = F·r          bezwładności I    L = Iω
 sztywna          |             (rozkład masy)        |
   |          równowaga:            |             zasada
 oś obrotu    ΣF=0, ΣM=0       II zasada dla     zachowania
                               obrotu: M = Iε    momentu pędu
                                    |
                            E_kin obrotu = ½Iω²

   ANALOGIA do ruchu postępowego:
   siła F ↔ moment siły M | masa m ↔ moment bezwł. I | pęd p ↔ moment pędu L

Jednostki w tym dziale

• 3.1 Środek masy i bryła sztywna
• 3.2 Moment siły i równowaga bryły
• 3.3 Dynamika ruchu obrotowego
• 3.4 Energia ruchu obrotowego
• 3.5 Moment pędu i jego zachowanie
• 3.6 Doświadczenia z bryłą sztywną

---